Режимы работы активных элементов. Динамическая характеристика ГВВ. Работа ГВВ на комплексную нагрузку

Лекция №3.

3.1 Режимы работы активных элементов.

Полную информацию о различных режимах АЭ ГВВ могут дать динамические характеристики AЭ. Прежде чем перейти к их построению введем несколько вспомогательных понятий. Первое - угол отсечки.

Углом отсечки выходного тока Q называется половина фазового угла, соответствующего времени прохождения выходного тока в течение одного периода. Угол отсечки зависит от напряжений на электродах AЭ. При неизменной амплитуде напряжения возбуждения Uвх, с увеличением напряжения отрицательного смещения Е_с угол отсечки уменьшается. При неизменном Е_с и изменяющемся напряжении возбуждения имеют место три случая.

1. Если напряжение смещения Е_с выбрано равным напряжению запирания АЭ, то угол отсечки равен 90° и с изменением амплитуды возбуждения не меняется.

2. Если  |Е_c >|E₃’| то с   увеличением амплитуды напряжения возбуждения угон отсечки увеличивается, всегда оставаясь меньше 90°.

3. Ecли |E_c|<|E₃’| то с увеличением амплитуды возбуждения угол  отсечки уменьшается, оставаясь большим 90°,                                                          

С увеличением напряжения питания Еп и при неизменяемых величинах других напряжений проходная характеристика смещается влево и угол отсечки увеличивается.

Следующее    понятие - ток    покоя. Для этого воспользуемся методом проекций, с помощью которого проведём построение, изображенное на рис.3.

i_вых                                                                      i_вых

                                                                                                                                                                                    I_~

                                                                                                                                                                                     I_п

                             E₃’       ωt=0   E_c                                                                                         π/2                         

                                                                                                                                          0

                                                                                                                                                       Θ                                                 2π                           ωt

                                                       ωt₂=θ

                                              π                                                                                 

                                                                              U_вх

                                             2π

                                             ωt

В соответствии с рисунком можно записать:

i_вых=S(u_вх-E’)          (1)

Так как U_вх=E_c+U_вхcoswt   (2)

Обозначим I_п=S(E_c-E’), а I_~=SU_{вх ,}   тогда

i_вых=I_п+I_~coswt   (3)

i_вых=0, если wt= Q

Следовательно 0=I_п+ I_~cosQ или

I_п= I_~cosQ      (4)

При Q=90°  I_п=0; при Q>90°  I_п>0; при Q<90°  I_п<0;

С помощью угла отсечки и тока покоя нетрудно определить уравнение выходного тока в режиме отсечки: i_вх=SU_вх(coswt-cosQ) (5). Раскладывая уравнение выходного тока в ряд Фурье, А.И. Берг получил выражение для определения значения токов: постоянной составляющей, основной гармоники, высших гармоник :                                                                                                                                                                   

I_вых0=i_выхmaxa₀(Q),  I_выхn=i_выхmaxa_n(Q)          (6),

I_вых0=SU_вхg₀(Q),          I_выхn=SU_вхg_n(Q)                     (7),                              

I_вых0= -S(Ec-E')b_n(Q),             I_выхn= -S(Ec-E') b_n(Q)      (8)

Зависимости a₀(Q)_,b_n(Q), g_n(Q) как правило, заданы графически или таблично и приводятся в учебниках по РПдУ. Выбор угла отсечки Q зависит от конкретных условий. Здесь возможны три случая :

1. Задана амплитуда тока i_выхmax. Мощность максимальна при угле отсечки Q=120° ;

2. Задана величина  I_~=SU_вх. Мощность максимальна при максимальном значении g₁, Оптимальный угол отсечки Q=180° .

3. Задана постоянная составляющая выходного тока I_вых0. Мощность максимальна при Q=0°.

Углы отсечки 180° и 120° не являются оптимальными с точки зрения высокого КПД. Для получения высокого КПД необходимо уменьшить угол отсечки.

3.2 Динамическая характеристика ГВВ.